CN115210624A - 内窥镜用物镜光学系统及内窥镜 - Google Patents

内窥镜用物镜光学系统及内窥镜 Download PDF

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Abstract

一种内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及后组，所述前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，并且满足预先设定的条件式。

Description

内窥镜用物镜光学系统及内窥镜
技术领域
本发明涉及一种内窥镜用物镜光学系统及内窥镜。
背景技术
以往，在医疗领域中，为了进行患者体内的观察及处置等而使用内窥镜。在日本专利第4827391号公报中记载有能够用作内窥镜用物镜光学系统的透镜系统。
发明内容
发明要解决的技术课题
近年来，要求广角并且小型且具有良好的光学性能的内窥镜用物镜光学系统。
本发明提供一种广角并且小型且具有良好的光学性能的内窥镜用物镜光学系统及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜。
用于解决技术课题的手段
本发明的第1方式为内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及后组，前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，后组包含多个将正透镜与负透镜接合而成的接合透镜，在将构成最靠物体侧的接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为v pa，将构成最靠物体侧的接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v na，将构成最靠像侧的接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为v pb，将构成最靠像侧的接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v nb，将从孔径光阑至最靠物体侧的接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lca，将从孔径光阑至最靠像侧的接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lcb，将最靠物体侧的接合透镜的接合面的曲率半径设为Rca，将最靠像侧的接合透镜的接合面的曲率半径设为Rcb，将整个系统的焦距设为f，将后组的焦距设为fg时，满足下述条件式(1)。
[数学式1]
Figure BDA0003759384580000021
在本发明的第1方式中，优选满足下述条件式(1-1)。
[数学式2]
Figure BDA0003759384580000022
本发明的第2方式为内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及后组，前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，后组包含多个将正透镜与负透镜接合而成的接合透镜，在将接合透镜的总数设为k，将从1至k的自然数设为i，将构成自物体侧起第i个接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为νpi，将构成自物体侧起第i个接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v ni，将从孔径光阑至自物体侧起第i个接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lci，将自物体侧起第i个接合透镜的接合面的曲率半径设为Rci，将前组的焦距设为ff，将后组的焦距设为fg时，满足下述条件式(2)。
[数学式3]
Figure BDA0003759384580000023
在本发明的第2方式中，优选满足下述条件式(2-1)。
[数学式4]
Figure BDA0003759384580000024
本发明的第3方式在上述方式中，优选后组从最靠物体侧向像侧依次包括一组接合透镜、正透镜或一组接合透镜。
本发明的第4方式在上述方式中，在将以空气换算距离计的整个系统的后焦距设为Bf，将整个系统的焦距设为f时，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1)。
0.95＜Bf/f＜2 (3)
1＜Bf/f＜1.8 (3-1)
本发明的第5方式在上述方式中，在将前组的负透镜的像侧的面的曲率半径设为Rr1，将前组的负透镜的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，将整个系统的焦距设为f，将前组的负透镜的焦距设为f1时，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。
[数学式5]
Figure BDA0003759384580000031
[数学式6]
Figure BDA0003759384580000032
本发明的第6方式在上述方式中，在将前组的负透镜的像侧的面的曲率半径设为Rr1，将前组的负透镜的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，将前组的负透镜相对于d线的折射率设为Nd1时，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。
[数学式7]
Figure BDA0003759384580000033
[数学式8]
Figure BDA0003759384580000034
本发明的第7方式在上述方式中，在将从孔径光阑至最靠物体侧的透镜面的在光轴上的距离设为Lf，将光路偏转棱镜相对于d线的折射率设为Ndp，将前组的负透镜的焦距设为f1时，优选满足下述条件式(6)，更优选满足下述条件式(6-1)。
0.75＜|Lf/(Ndp×f1)|＜1 (6)
0.8＜|Lf/(Ndp×f1)|＜0.95 (6-1)
本发明的第8方式在上述方式中，优选光路偏转棱镜包括至少1面通过全反射来折弯光路的面。
本发明的第9方式为内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及具有正屈光力的后组，前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，光路偏转棱镜从物体侧向像侧依次包括第1棱镜及与第1棱镜隔着空气间隔分开配置的第2棱镜，入射于光路偏转棱镜的光线通过空气间隔之后，在光路偏转棱镜与空气间隔的界面上，光路通过全反射而折弯，在将整个系统的焦距设为f，将第1棱镜与第2棱镜之间的空气间隔设为Dp，将第1棱镜的入射面与后组的光轴所成的角度的绝对值设为θ1，将第2棱镜的入射面与后组的光轴所成的角度的绝对值设为θ2，将θ1及θ2的单位设为度时，满足下述条件式(7)及(8)。
30＜f/Dp＜500 (7)
5＜|θ1-θ2|＜45 (8)
在本发明的第9方式中，优选满足下述条件式(7-1)及(8-1)中的至少一个，进一步优选满足两者。
50＜f/Dp＜300 (7-1)
7＜|θ1-θ2|＜30 (8-1)
本发明的第10方式在上述第9方式中，在将第1棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLf，将第2棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLs时，优选满足下述条件式(9)，更优选满足下述条件式(9-1)。
60＜(GLf+GLs)/Dp＜600 (9)
100＜(GLf+GLs)/Dp＜500 (9-1)
本发明的第11方式在上述第9及第10方式中，在将第1棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLf，将第2棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLs，将第1棱镜及第2棱镜相对于d线的折射率的平均值设为Ndp时，优选满足下述条件式(10)，更优选满足下述条件式(10-1)。
1＜(GLs/GLf)/Ndp＜2.5 (10)
2＜(GLs/GLf)/Ndp＜2.2 (10-1)
本发明的第12方式在上述第9至第11方式中，在将内窥镜用物镜光学系统的最大全视角设为2ω，将第1棱镜及第2棱镜相对于d线的折射率的平均值设为Ndp，将2ω的单位设为度时，优选满足下述条件式(11)，更优选满足下述条件式(11-1)。
8.8＜(2ω×Ndp)/|θ1-θ2|＜25 (11)
9＜(2ω×Ndp)/|θ1-θ2|＜22 (11-1)
本发明的第13方式为内窥镜，其具备上述方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统。
本发明的第14方式在上述第13方式中，优选还具备配置于内窥镜用物镜光学系统的像面的成像元件，前组及后组构成为以后组的光轴为轴能够相对转动，成像元件与后组一体地构成。
另外，在本说明书中，“包括～”表示，除了包括所举出的构成要件以外，还可以包括实质上不具有屈光力的透镜以及光圈、滤波器及盖玻璃等透镜以外的光学要件以及透镜凸缘、镜筒及成像元件等。
在本说明书中，“具有正屈光力的～组”表示作为组整体具有正屈光力。“～组”并不限于包括多个透镜的结构，也可以是仅包括一片透镜的结构。“具有正屈光力的透镜”及“正透镜”含义相同。“具有负屈光力的透镜”及“负透镜”含义相同。
复合非球面透镜(即，球面透镜与形成于其球面透镜上的非球面形状的膜构成为一体而作为整体以一个非球面透镜发挥功能的透镜)不被视为接合透镜，而作为一片透镜来使用。关于包含非球面的透镜，屈光力的符号、透镜面的曲率半径及透镜面的面形状若无特别说明，则设为在近轴区域中考虑。曲率半径的符号将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。
“整个系统”表示“内窥镜用物镜光学系统”。条件式中所使用的“焦距”为近轴焦距。条件式的值是以d线为基准时的值。本说明书中所记载的“d线”、“C线”及“F线”为明线，d线的波长为587.56nm(纳米)，C线的波长为656.27nm(纳米)，F线的波长为486.13nm(纳米)。
发明效果
根据上述方式，本发明的内窥镜用物镜光学系统及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜为广角并且小型且具有良好的光学性能。
附图说明
图1是表示本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的结构的剖视图。
图2是表示光路偏转棱镜P1的结构的图。
图3是光路偏转棱镜P1的放大示意图。
图4是表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图5是实施例1的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图6是表示实施例2的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图7是实施例2的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图8是表示实施例2A的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图9是表示光路偏转棱镜P2的结构的图。
图10是表示实施例3的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图11是实施例3的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图12是表示实施例3A的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图13是表示光路偏转棱镜P3的结构的图。
图14是表示实施例4的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图15是实施例4的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图16是表示实施例5的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图17是实施例5的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图18是表示实施例5A的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图19是表示光路偏转棱镜P4的结构的图。
图20是表示实施例6的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图21是表示光路偏转棱镜P5的结构的图。
图22是实施例6的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图23是表示实施例7的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图24是表示光路偏转棱镜P6的结构的图。
图25是实施例7的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图26是表示实施例8的内窥镜用物镜光学系统的结构及光束的剖视图。
图27是实施例8的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。
图28是表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统的另一结构及光束的剖视图。
图29是表示光路偏转棱镜P7的结构的图。
图30是表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统的另一结构及光束的剖视图。
图31是表示光路偏转棱镜P8的结构的图。
图32是使用了本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜的内窥镜系统的概略结构图。
图33是本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜的概略结构图。
图34是表示本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜的结构的剖视图。
图35是表示本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜的结构的剖视图。
具体实施方式
[第1例示性实施方式]
以下，参考附图对本发明的一例示性实施方式即第1例示性实施方式进行详细说明。图1是表示第1例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1的结构的剖视图。在图1中，左侧为物体侧，右侧为像侧。图1所示的光轴Z为后组G2的光轴。图1所示的例子与后述的实施例1对应，是从物体至前组G1的轴上光束相对于光轴Z不平行而倾斜的斜视用内窥镜用物镜光学系统。
另外，考虑到使用状况，在图1中示出了在内窥镜用物镜光学系统1的物体侧配置有盖玻璃CG，在内窥镜用物镜光学系统1的像侧配置有光学部件PP的例子。光学部件PP为假定成各种滤波器和/或棱镜等的部件。各种滤波器例如为低通滤波器、红外截止滤波器及截止特定波长区域的滤波器等。盖玻璃CG及光学部件PP为入射面与出射面平行的不具有屈光力的部件，而不是透镜。在本发明中，也可以是省略了盖玻璃CG及光学部件PP中的至少一个的结构。并且，在图1中示出了像面Sim位于光学部件PP的像侧的面的例子，但在本发明中，像面Sim的位置并不限定于该位置。另外，图1所示的像面Sim不是表示大小，而是表示光轴上的位置。
本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1沿光轴Z从物体侧向像侧依次包括前组G1及后组G2。
前组G1沿光路从物体侧向像侧依次包括一片负透镜L1、光路偏转棱镜P1、孔径光阑St及一片正透镜L2。通过负透镜L1能够获得内窥镜中所要求的广视场角，并且能够确保后焦距。通过正透镜L2能够调整前组G1中的正负屈光力的平衡，因此有利于抑制像散及像面弯曲。另外，图1所示的孔径光阑St并不一定表示大小及形状，而是表示光轴Z上的位置。
在图2中示出构成前组G1的光路偏转棱镜P1的结构的一例。在图2中示出了光路偏转棱镜P1的各面的角度。如详细内容后述的图3所示，光路偏转棱镜P1优选包含至少1面通过全反射来折弯光路的面Sr。图2所示例的光路偏转棱镜P1包含第1棱镜PF及第2棱镜PS这两个棱镜，且包含1面通过全反射来折弯光路的面Sr。如此，通过使用全反射，能够在光路偏转棱镜P1内形成折返光路，因此有利于小型化。另外，光路偏转棱镜P1除了通过全反射来折弯光路的面Sr以外，作为反射面，例如，还可以包含涂布有铝等金属膜的面和/或涂布有电介质膜的面。并且，在图2中示出了光路偏转棱镜P1包括两个棱镜的例子，但在本例示性实施方式中，构成光路偏转棱镜P1的棱镜的数量并无特别限定。
后组G2包含多个正透镜与负透镜接合而构成的接合透镜。通过后组G2包含多个接合透镜，有利于校正倍率色差。另外，多个接合透镜的每一个可以是从物体侧依次接合有正透镜及负透镜的接合透镜，也可以是从物体侧依次接合有负透镜及正透镜的接合透镜。
具体而言，后组G2优选在最靠物体侧包含一组接合透镜CE1。在后组G2中，通过在最靠物体侧配置接合透镜，有利于校正倍率色差。
并且，后组G2优选从最靠物体侧向像侧依次包括一组接合透镜CE1及正透镜L4。通过正透镜L4能够调整后组G2中的正负屈光力的平衡，因此有利于抑制像散及像面弯曲。
并且，后组G2优选沿光轴Z从物体侧向像侧依次包括一组接合透镜CE1、正透镜L4及一组接合透镜CE2。通过接合透镜CE2，进一步有利于校正倍率色差。
另外，在后组G2中，如后述的实施例8的结构，可以是将正透镜L4替换为接合透镜CE3的结构，在该情况下，也可获得抑制像散及像面弯曲的效果。
作为一例，图1所示的内窥镜用物镜光学系统1构成为后组G2沿光轴Z从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。将与内窥镜用物镜光学系统1相关的以上结构称为基本结构。
在将构成最靠物体侧的接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为v pa，将构成最靠物体侧的接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v na，将构成最靠像侧的接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为v pb，将构成最靠像侧的接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v nb，将从孔径光阑St至最靠物体侧的接合透镜的接合面的在光轴Z上的距离设为Lca，将从孔径光阑St至最靠像侧的接合透镜的接合面的在光轴Z上的距离设为Lcb，将最靠物体侧的接合透镜的接合面的曲率半径设为Rca，将最靠像侧的接合透镜的接合面的曲率半径设为Rcb，将整个系统的焦距设为f，将后组G2的焦距设为fg时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选构成为满足下述条件式(1)。通过设成不成为条件式(1)的下限以下，有利于校正倍率色差。通过设成不成为条件式(1)的上限以上，抑制透镜系统的总长度变长，从而有利于小型化。另外，若设为满足下述条件式(1-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
[数学式9]
Figure BDA0003759384580000091
[数学式10]
Figure BDA0003759384580000092
在图1中，作为一例，将从孔径光阑St至最靠物体侧的接合透镜CE1的接合面的在光轴上的距离设为Lca，将从孔径光阑St至最靠像侧的接合透镜CE2的接合面的在光轴上的距离设为Lcb来示出。并且，将最靠物体侧的接合透镜CE1的接合面的曲率半径设为Rca，将最靠像侧的接合透镜CE2的接合面的曲率半径设为Rcb来示出。
在将接合透镜的总数设为k，将从1至k的自然数设为i，将构成自物体侧起第i个接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为ν pi，将构成自物体侧起第i个接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为v ni，将从孔径光阑St至自物体侧起第i个接合透镜的接合面的光轴Z上的距离设为Lci，将自物体侧起第i个接合透镜的接合面的曲率半径设为Rci，将前组G1的焦距设为ff，将后组G2的焦距设为fg时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1构成为优选满足下述条件式(2)。通过设成不成为条件式(2)的下限以下，有利于校正倍率色差。通过设成不成为条件式(2)的上限以上，抑制透镜系统的总长度变长，从而有利于小型化。另外，若设为满足下述条件式(2-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
[数学式11]
Figure BDA0003759384580000101
[数学式12]
Figure BDA0003759384580000102
并且，在将以空气换算距离计的整个系统的后焦距设为Bf，将整个系统的焦距设为f时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(3)。通过设成不成为条件式(3)的下限以下，能够加长后焦距的长度，从而有利于固定成像元件。通过设成不成为条件式(3)的上限以上，抑制透镜系统的总长度变长，从而有利于小型化。另外，若设为满足条件式(3-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
0.95＜Bf/f＜2 (3)
1＜Bf/f＜1.8 (3-1)
并且，在将前组G1的负透镜L1的像侧的面的曲率半径设为Rr1，将前组G1的负透镜L1的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，将整个系统的焦距设为f，将前组G1的负透镜L1的焦距设为f1时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(4)。条件式(4)的(Rr1+Rf1)/(Rr1-Rf1)为与前组G1的负透镜L1的透镜形状相关的项。通过设成不成为条件式(4)的下限以下，适当地控制轴外光线的折射，而抑制畸变像差变得轻松。通过设成不成为条件式(4)的上限以上，有利于小型化。另外，若设为满足下述条件式(4-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
[数学式13]
Figure BDA0003759384580000111
[数学式14]
Figure BDA0003759384580000112
并且，在将前组G1的负透镜L1的像侧的面的曲率半径设为Rr1，将前组G1的负透镜L1的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，将前组G1的负透镜L1相对于d线的折射率设为Nd1时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(5)。条件式(5)的(Rr1+Rf1)/(Rr1-Rf1)为与前组G1的负透镜L1的透镜形状相关的项。通过设成不成为条件式(5)的下限以下，适当地控制轴外光线的折射，而抑制畸变像差变得轻松。通过设成不成为条件式(5)的上限以上，有利于小型化。另外，若设为满足下述条件式(5-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
[数学式15]
Figure BDA0003759384580000113
[数学式16]
Figure BDA0003759384580000114
并且，在将从孔径光阑St至最靠物体侧的透镜面的在光轴上的距离设为Lf，将光路偏转棱镜P1相对于d线的折射率设为Ndp，将前组G1的负透镜L1的焦距设为f1时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(6)。另外，如图2所示，在光路偏转棱镜P1包含多个棱镜时，Ndp为光路偏转棱镜P1中所包含的多个棱镜相对于d线的折射率的平均值。通过设成不成为条件式(6)的下限以下，有利于加大向前组G1入射的轴上主光线相对于光轴Z的角度即斜视方向的角度。通过设成不成为条件式(6)的上限以上，有利于小型化。另外，若设为满足下述条件式(6-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
0.75＜|Lf/(Ndp×f1)|＜1 (6)
0.8＜|Lf/(Ndp×f1)|＜0.95 (6-1)
在此，对已考虑上述条件式的两个优选结构例及其效果进行说明。第1结构例为具有上述基本结构且满足条件式(1)的内窥镜用物镜光学系统。根据第1结构例，有利于校正倍率色差，并且抑制透镜系统的总长度变长，从而有利于小型化。
第2结构例为具有上述基本结构且满足条件式(2)的内窥镜用物镜光学系统。根据第2结构例，有利于校正倍率色差，并且抑制透镜系统的总长度变长，从而有利于小型化。
[第2例示性实施方式]
接着，作为本发明的另一例示性实施方式，参考附图对第2例示性实施方式进行详细说明。第2例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1的结构与第1例示性实施方式同样地示于图1中。即，第2例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1具有上述基本结构。以下，关于与上述基本结构重复的结构、效果及图示方法，省略一部分说明。
本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1沿光轴Z从物体侧向像侧依次包括前组G1及具有正屈光力的后组G2。通过后组G2具有正屈光力，能够成像于像面Sim。
前组G1沿光路从物体侧向像侧依次包括一片负透镜L1、光路偏转棱镜P1、孔径光阑St及一片正透镜L2。通过负透镜L1能够获得内窥镜中所要求的广视场角，并且能够确保后焦距。
光路偏转棱镜P1沿光路从物体侧向像侧依次包括第1棱镜PF及与第1棱镜PF隔着空气间隔Dp分开配置的第2棱镜PS。通过光路偏转棱镜P1，能够设为从物体至前组G1的轴上光束相对于光轴Z不平行而倾斜的斜视用内窥镜用物镜光学系统。并且，入射于光路偏转棱镜P1的光线通过空气间隔Dp之后，在光路偏转棱镜P1与空气间隔Dp的界面上，光路通过全反射而折弯。通过在光路偏转棱镜P1中使用全反射，在光路偏转棱镜P1内能够形成折返光路，因此有利于小型化。
在此，参考图3对本例示性实施方式所涉及的光路偏转棱镜P1的详细结构进行说明，并且对在光路偏转棱镜P1中可能会产生的像面崩溃进行说明。图3是光路偏转棱镜P1的示意图，还图示了入射于光路偏转棱镜P1的轴上主光线(即轴上光束的中心光线)A1p以及最大视角的主光线A2p及A3p。以下，将比后组G2的光轴Z更靠上侧设为正侧，将比后组G2的光轴Z更靠下侧设为负侧，将A2p称为正侧的最大视角的主光线，将A3p称为负侧的最大视角的主光线。另外，在图3中，为了说明像面崩溃的原理，夸大示出了空气间隔Dp。并且，在图3中还示出了孔径光阑St，但图3所示的孔径光阑St并不一定表示大小及形状。
如图3所示，第1棱镜PF的入射面Sfi及第2棱镜PS的入射面Ssi为平面。第1棱镜PF的入射面Sfi相对于后组G2的光轴Z以角度θ1倾斜，第2棱镜PS的入射面Ssi相对于后组G2的光轴Z以角度θ2倾斜。第1棱镜PF的出射面Sfo与第2棱镜PS的入射面Ssi平行。与空气间隔Dp的界面即第2棱镜PS的入射面Ssi为通过全反射来折弯光路的面Sr。
如图3所示，从入射面Sfi入射于第1棱镜PF的光线透射第1棱镜PF而从出射面Sfo射出，并通过空气间隔Dp从入射面Ssi入射于第2棱镜PS。然后，被实施了铝或电介质膜等涂层的反射面Sc反射并且由入射面Ssi(即通过全反射来折弯光路的面Sr)全反射而从与孔径光阑St对置的第2棱镜PS的出射面Sso射出。即，入射于光路偏转棱镜P1的光线在第2棱镜PS内反射两次，由此光路折弯两次。
轴上主光线A1p相对于第1棱镜PF的入射面Sfi垂直入射。在该情况下，若角度θ1及角度θ2为不同的角度，则轴上主光线A1p相对于第2棱镜PS的入射面Ssi不会垂直入射，而相对于第2棱镜PS的入射面Ssi的垂线倾斜入射。若将相对于该轴上主光线A1p的第2棱镜PS的入射面Ssi的垂线的角度设为θ，则θ由下式来表示。另外，换言之，角度θ可以说是第2棱镜PS的入射面Ssi相对于轴上主光线A1p的倾角及空气间隔Dp相对于轴上主光线A1p的倾角。
θ＝|θ1-θ2|
将轴上主光线A1p、正侧的最大视角的主光线A2p及负侧的最大视角的主光线A3p的空气间隔Dp中的光路的几何长度分别设为GLa1、GLa2及GLa3。如上所述，空气间隔Dp相对于轴上主光线A1p以角度θ倾斜。因此，如图3所示，GLa2与GLa3成为不同的长度，且正侧的最大视角的主光线A2p与负侧的最大视角的主光线A3p成为非对称，因此会产生像面崩溃。并且，空气间隔Dp越大及角度θ越大，GLa2与GLa3之差越大，因此明显出现像面崩溃。
在将整个系统的焦距设为f，将第1棱镜PF与第2棱镜PS之间的空气间隔设为Dp时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(7)。通过设成不成为条件式(7)的下限以下，空气间隔Dp不会变得过大，因此能够抑制产生像面崩溃。通过设成不成为条件式(7)的上限以上，空气间隔Dp不会变得过小，因此能够抑制在第1棱镜PF与第2棱镜PS之间可能会产生的干涉条纹及重影。另外，若设为满足下述条件式(7-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
30＜f/Dp＜500 (7)
50＜f/Dp＜300 (7-1)
并且，在将第1棱镜PF的入射面Sfi与后组G2的光轴Z所成的角度的绝对值设为θ1，将第2棱镜PS的入射面与后组G2的光轴Z所成的角度的绝对值设为θ2，将θ1及θ2的单位设为度时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(8)。条件式(8)为与上述角度θ相关的式。通过设成不成为条件式(8)的下限以下，有利于加大向前组G1入射的轴上主光线A1p相对于光轴Z的角度即斜视方向的角度。通过设成不成为条件式(8)的上限以上，空气间隔Dp相对于轴上主光线A1p的倾角(即角度θ)不会变得过大，因此能够抑制产生像面崩溃。另外，若设为满足下述条件式(8-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
5＜|θ1-θ2|＜45 (8)
7＜|θ1-θ2|＜30 (8-1)
并且，在将第1棱镜PF与第2棱镜PS之间的空气间隔设为Dp，将第1棱镜PF中的轴上主光线A1p的光路的几何长度设为GLf，将第2棱镜PS中的轴上主光线A1p的光路的几何长度设为GLs时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(9)。通过设成不成为条件式(9)的下限以下，空气间隔Dp不会变得过大，因此能够抑制产生像面崩溃。通过设成不成为条件式(9)的上限以上，空气间隔Dp不会变得过小，因此能够抑制在第1棱镜PF与第2棱镜PS之间可能会产生的干涉条纹及重影。另外，若设为满足下述条件式(9-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
60＜(GLf+GLs)/Dp＜600 (9)
100＜(GLf+GLs)/Dp＜500 (9-1)
并且，在将第1棱镜PF中的轴上主光线A1p的光路的几何长度设为GLf，将第2棱镜PS中的轴上主光线A1p的光路的几何长度设为GLs，将第1棱镜PF及第2棱镜PS相对于d线的折射率的平均值设为Ndp时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(10)。通过设成不成为条件式(10)的下限以下，有利于确保在第2棱镜PS中光线反射的区域，并且避免光线彼此重叠。通过设成不成为条件式(10)的上限以上，能够抑制产生像面崩溃。另外，若设为满足下述条件式(10-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
1＜(GLs/GLf)/Ndp＜2.5 (10)
2＜(GLs/GLf)/Ndp＜2.2 (10-1)
并且，在将内窥镜用物镜光学系统1的最大全视角设为2ω，将第1棱镜PF及第2棱镜PS相对于d线的折射率的平均值设为Ndp，将第1棱镜PF的入射面Sfi与后组G2的光轴Z所成的角度的绝对值设为θ1，将第2棱镜PS的入射面Ssi与后组G2的光轴Z所成的角度的绝对值设为θ2，将2ω、θ1及θ2的单位设为度时，本例示性实施方式的内窥镜用物镜光学系统1优选满足下述条件式(11)。通过设成不成为条件式(11)的下限以下，有利于广角化。通过设成不成为条件式(11)的上限以上，能够在第2棱镜PS中通过全反射来折弯光路，并且朝向后组G2射出光线。若设成成为条件式(11)的上限以上，则有时无法使光线全反射及使光线朝向后组G2射出。另外，若设为满足下述条件式(11-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
8.8＜(2ω×Ndp)/|θ1-θ2|＜25 (11)
9＜(2ω×Ndp)/|θ1-θ2|＜22 (11-1)
包括与条件式相关的结构在内，上述第1及第2例示性实施方式所涉及的优选结构及可选的结构能够进行任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。
接着，对本发明的第1和/或第2例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1的数值实施例进行说明。另外，以下所示的各实施例的数据均为以使内窥镜用物镜光学系统1的焦距成为1.00的方式标准化时的数据。并且，对各实施例的剖视图的透镜标注的参考符号为了避免因参考符号位数的增大引起的说明及图面的繁杂化而按每个实施例独立使用。因此，在不同的实施例的附图中，即便标注有共同的参考符号，也并不一定是共同的结构。
[实施例1]
将表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图4中。在图4中，作为光束，示出了轴上光束A1、最大视角的光束A2及A3，还图示了最大全视角2ω。并且，在图4中，考虑到使用状况，与图1同样地一并示出了盖玻璃CG及光学部件PP。关于实施例1的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例1的内窥镜用物镜光学系统，将基本透镜数据示于表1中，将规格示于表2中。在表1中，在Sn栏中示出将最靠物体侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加编号时的面编号，在R栏中示出各面的曲率半径，在D栏中示出各面及与其像侧相邻的面的面间隔。并且，在Nd栏中示出各构成要件相对于d线的折射率，在vd栏中示出各构成要件的d线基准的阿贝数。
在表1中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。在表1中，还一并示出了盖玻璃CG、光路偏转棱镜P1、孔径光阑St及光学部件PP。在表1中，在相当于孔径光阑St的面的面编号栏中记载有面编号及(St)这一语句。表1的D的最下栏的值为表中的最靠像侧的面与像面Sim的间隔。
在表2中，以d线基准来表示整个系统的焦距f、以空气换算距离计的整个系统的后焦距Bf、F值FNo.及最大全视角2ω的值。2ω栏的(°)表示单位为度。另外，在以下所示的各表中记载有以预先设定的位数舍入的数值。
[表1]
实施例1
Figure BDA0003759384580000161
Figure BDA0003759384580000171
[表2]
实施例1
f 1.00
Bf 1.62
FNo. 6.70
2ω(°) 79.4
在图5中示出实施例1的内窥镜用物镜光学系统1的各像差图。在图5中从左依次表示球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在球面像差图中将d线、C线及F线下的像差分别以实线、长虚线及短虚线来表示。在像散图中，将弧矢方向的d线下的像差以实线来表示，将子午方向的d线下的像差以短虚线来表示。在畸变像差图中，将d线下的像差以实线来表示。在倍率色差图中，将C线及F线下的像差分别以长虚线及短虚线来表示。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。表1及图5所示的数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为36.9时的数据。
关于与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法及图示方法，若无特别说明，则以下实施例的各数据的记号、含义、记载方法及图示方法也相同，因此以下省略重复说明。
[实施例2]
将表示实施例2的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图6中。关于实施例2的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例2的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表3中，将规格示于表4中，将各像差图示于图7中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.6时的数据。
[表3]
实施例2
Figure BDA0003759384580000181
Figure BDA0003759384580000191
[表4]
实施例2
f 1.00
Bf 1.16
FNo. 5.50
2ω(°) 79.4
[实施例2A]
作为实施例2的变形例，将表示实施例2A的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图8中。实施例2A成为实施例2中的光路偏转棱镜P1被替换为图9所示的光路偏转棱镜P2的结构。关于实施例2A的内窥镜用物镜光学系统1，除了上述替换的部分以外的结构与实施例2相同，因此在此省略重复说明。
关于实施例2A的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表5中，将规格示于表6中。各像差图与图7所示的实施例2相同。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.6时的数据。
[表5]
实施例2A
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2147 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1717
3 2.9606 0.2748 1.90043 37.37
4 0.9059 0.2490
5 ∞ 0.4096 2.00100 29.13
6 ∞ 0.0142
7 ∞ 0.5445 2.00100 29.13
8 ∞ 0.6420 2.00100 29.13
9 ∞ 0.5500 2.00100 29.13
10(St) ∞ 0.0301
11 ∞ 0.4894 2.00069 25.46
12 -3.3461 0.5238
13 1.6323 0.6440 1.51680 64.20
14 -1.6323 0.3263 1.67300 38.26
15 1.9139 0.1631
16 ∞ 0.7127 1.72916 54.68
17 -1.8272 0.0859
18 2.6042 0.7642 1.77200 49.98
19 -2.6042 0.2490 1.89286 20.36
20 ∞ 0.3664
21 ∞ 1.6314 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表6]
实施例2A
f 1.00
Bf 1.16
FNo. 5.50
2ω(°) 79.4
[实施例3]
将表示实施例3的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图10中。关于实施例3的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将负透镜L51与正透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例3的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表7中，将规格示于表8中，将各像差图示于图11中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为36.3时的数据。
[表7]
实施例3
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2018 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1614
3 4.2121 0.2341 1.90043 37.37
4 0.9080 0.2187
5 ∞ 0.3850 2.05090 26.94
6 ∞ 0.0134
7 ∞ 0.4852 2.05090 26.94
8 ∞ 0.6628 2.05090 26.94
9 ∞ 0.4842 2.05090 26.94
10(St) ∞ 0.0282
11 ∞ 0.5165 2.10420 17.02
12 -3.2759 0.5440
13 -4.3880 0.6860 1.62299 58.16
14 -0.7691 0.2340 1.89286 20.36
15 -1.3405 0.0807
16 9.7050 0.6215 1.48749 70.24
17 -4.4970 0.0807
18 -817.1592 0.2904 1.62004 36.26
19 2.5754 0.6051 1.75500 52.32
20 -13.4127 0.8639
21 ∞ 1.5334 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表8]
实施例3
f 1.00
Bf 1.60
FNo. 5.70
2ω(°) 78.6
[实施例3A]
作为实施例3的变形例，将表示实施例3A的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图12中。实施例3A成为实施例3中的光路偏转棱镜P1被替换为图13所示的光路偏转棱镜P3的结构。关于实施例3A的内窥镜用物镜光学系统1，除了上述替换的部分以外的结构与实施例3相同，因此在此省略重复说明。
关于实施例3A的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表9中，将规格示于表10中。各像差图与图11所示的实施例3相同。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为36.3时的数据。
[表9]
实施例3A
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2018 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1614
3 4.2121 0.2341 1.90043 37.37
4 0.9080 0.2187
5 ∞ 0.3850 2.05090 26.94
6 ∞ 0.0134
7 ∞ 0.3846 2.05090 26.94
8 ∞ 0.6476 2.05090 26.94
9 ∞ 0.6000 2.05090 26.94
10(St) ∞ 0.0282
11 ∞ 0.5165 2.10420 17.02
12 -3.2759 0.5440
13 -4.3880 0.6860 1.62299 58.16
14 -0.7691 0.2340 1.89286 20.36
15 -1.3405 0.0807
16 9.7050 0.6215 1.48749 70.24
17 -4.4970 0.0807
18 -817.1592 0.2904 1.62004 36.26
19 2.5754 0.6051 1.75500 52.32
20 -13.4127 0.8639
21 ∞ 1.5334 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表10]
实施例3A
f 1.00
Bf 1.60
FNo. 5.70
2ω(°) 78.6
[实施例4]
将表示实施例4的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图14中。关于实施例4的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将负透镜L51与正透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例4的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表11中，将规格示于表12中，将各像差图示于图15中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为37.7时的数据。
[表11]
实施例4
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2096 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1677
3 3.3566 0.2348 1.90043 37.37
4 0.8846 0.2348
5 ∞ 0.4000 2.00100 29.13
6 ∞ 0.0139
7 ∞ 0.5041 2.00100 29.13
8 ∞ 0.6886 2.00100 29.13
9 ∞ 0.5031 2.00100 29.13
10(St) ∞ 0.0293
11 ∞ 0.4863 2.10420 17.02
12 -3.3566 0.4807
13 2.2523 0.7044 1.69680 55.53
14 -2.8912 0.2935 1.92286 20.88
15 1.8691 0.1174
16 4.0425 0.6457 1.95375 32.32
17 -2.1684 0.0839
18 ∞ 0.2600 1.69895 30.13
19 1.5244 0.8385 1.80400 46.53
20 -14.5231 0.4074
21 ∞ 1.5932 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表12]
实施例4
f 1.00
Bf 1.18
FNo. 5.49
2ω(°) 79.6
[实施例5]
将表示实施例5的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图16中。关于实施例5的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将负透镜L51与正透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例5的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表13中，将规格示于表14中，将各像差图示于图17中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.4时的数据。
[表13]
实施例5
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2136 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1709
3 3.6370 0.2392 2.05090 26.94
4 1.0039 0.2136
5 ∞ 0.4075 2.00100 29.13
6 ∞ 0.0142
7 ∞ 0.5136 2.00100 29.13
8 ∞ 0.7016 2.00100 29.13
9 ∞ 0.5126 2.00100 29.13
10(St) ∞ 0.0299
11 24.3553 0.4955 2.10420 17.02
12 -3.8839 0.4272
13 2.3785 0.8202 1.80400 46.53
14 -2.3785 0.2891 1.89286 20.36
15 1.9044 0.1196
16 -85.572 0.6408 1.90043 37.37
17 -1.8181 0.0854
18 ∞ 0.2648 1.72825 28.46
19 1.7045 0.6835 1.80400 46.53
20 -4.2735 0.3445
21 ∞ 1.6233 1.55919 53.90
22 ∞ 0.0000
[表14]
实施例5
f 1.00
Bf 1.36
FNo. 5.48
2ω(°) 79.2
[实施例5A]
作为实施例5的变形例，将表示实施例5A的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图18中。实施例5A成为实施例5中的光路偏转棱镜P1被替换为图19所示的光路偏转棱镜P4的结构。关于实施例5A的内窥镜用物镜光学系统1，除了上述替换的部分以外的结构与实施例5相同，因此在此省略重复说明。
关于实施例5A的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表15中，将规格示于表16中。各像差图与图17所示的实施例5相同。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.4时的数据。
[表15]
实施例5A
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2136 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1709
3 3.6370 0.2392 2.05090 26.94
4 1.0039 0.2136
5 ∞ 0.4075 2.00100 29.13
6 ∞ 0.0142
7 ∞ 0.3584 2.00100 29.13
8 ∞ 0.7695 2.00100 29.13
9 ∞ 0.6000 2.00100 29.13
10(St) ∞ 0.0299
11 24.3553 0.4955 2.10420 17.02
12 -3.8839 0.4272
13 2.3785 0.8202 1.80400 46.53
14 -2.3785 0.2891 1.89286 20.36
15 1.9044 0.1196
16 -85.572 0.6408 1.90043 37.37
17 -1.8181 0.0854
18 ∞ 0.2648 1.72825 28.46
19 1.7045 0.6835 1.80400 46.53
20 -4.2735 0.3445
21 ∞ 1.6233 1.55919 53.90
22 ∞ 0.0000
[表16]
实施例5A
f 1.00
Bf 1.36
FNo. 5.48
2ω(°) 79.2
[实施例6]
将表示实施例6的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图20中。关于实施例6的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1成为上述光路偏转棱镜P1被替换为图21所示的光路偏转棱镜P5的结构。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例6的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表17中，将规格示于表18中，将各像差图示于图22中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为40.1时的数据。
[表17]
实施例6
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2229 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1783
3 3.0739 0.2853 1.90043 37.37
4 0.9405 0.2585
5 ∞ 0.4689 1.88299 40.78
6 ∞ 0.0150
7 ∞ 0.5321 1.88299 40.78
8 ∞ 0.7461 1.88299 40.78
9 ∞ 0.5616 1.88299 40.78
10(St) ∞ 0.0312
11 ∞ 0.5081 2.00069 25.46
12 -3.4741 0.5438
13 1.6947 0.6686 1.51680 64.20
14 -1.6947 0.3388 1.67300 38.26
15 1.9871 0.1694
16 ∞ 0.7399 1.72916 54.68
17 -1.8971 0.0891
18 2.7039 0.7934 1.77200 49.98
19 -2.7039 0.2585 1.89286 20.36
20 ∞ 0.3331
21 ∞ 1.6938 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表18]
实施例6
f 1.00
Bf 1.16
FNo. 5.50
2ω(°) 82.4
[实施例7]
将表示实施例7的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图23中。关于实施例7的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1成为上述光路偏转棱镜P1被替换为图24所示的光路偏转棱镜P6的结构。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、正透镜L4及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例7的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表19中，将规格示于表20中，将各像差图示于图25中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.3时的数据。
[表19]
实施例7
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2125 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1700
3 2.9313 0.2720 1.90043 37.37
4 0.8969 0.2465
5 ∞ 0.4102 2.05090 26.94
6 ∞ 0.0044
7 ∞ 0.5216 2.05090 26.94
8 ∞ 0.6992 2.05090 26.94
9 ∞ 0.5101 2.05090 26.94
10(St) ∞ 0.0298
11 ∞ 0.4846 2.00069 25.46
12 -3.3131 0.5186
13 1.6161 0.6376 1.51680 64.20
14 -1.6161 0.3231 1.67300 38.26
15 1.8950 0.1615
16 ∞ 0.7056 1.72916 54.68
17 -1.8091 0.0850
18 2.5785 0.7566 1.77200 49.98
19 -2.5785 0.2465 1.89286 20.36
20 ∞ 0.3750
21 ∞ 1.6153 2.00100 29.13
22 ∞ 0.0000
[表20]
实施例7
f 1.00
Bf 1.16
FNo. 5.50
2ω(°) 78.6
[实施例8]
将表示实施例8的内窥镜用物镜光学系统1的结构及光束的剖视图示于图26中。关于实施例8的内窥镜用物镜光学系统1，前组G1的结构如上所述，因此在此省略重复说明。后组G2从物体侧向像侧依次包括将正透镜L31与负透镜L32接合而成的接合透镜CE1、将正透镜L41与负透镜L42接合而成的接合透镜CE3及将正透镜L51与负透镜L52接合而成的接合透镜CE2。
关于实施例8的内窥镜用物镜光学系统1，将基本透镜数据示于表21中，将规格示于表22中，将各像差图示于图27中。这些数据为将从物体至盖玻璃CG的物体侧的面的距离设为38.4时的数据。
[表21]
实施例8
Sn R D Nd v d
1 ∞ 0.2136 1.76800 71.70
2 ∞ 0.1709
3 2.9460 0.2734 1.90043 37.37
4 0.9014 0.2478
5 ∞ 0.4075 2.00100 29.13
6 ∞ 0.0142
7 ∞ 0.5136 2.00100 29.13
8 ∞ 0.7016 2.00100 29.13
9 ∞ 0.5126 2.00100 29.13
10(St) ∞ 0.0299
11 ∞ 0.4956 2.00069 25.46
12 -3.3296 0.4870
13 1.6242 0.6066 1.51680 64.20
14 -1.6242 0.2563 1.67300 38.26
15 1.9045 0.1623
16 -8.2620 0.5554 1.75914 52.09
17 -1.0680 0.2563 1.72916 43.22
18 -1.7399 0.0854
19 2.5914 0.9483 1.77200 49.98
20 -2.5914 0.2734 1.89286 20.36
21 ∞ 0.3652
22 ∞ 1.6234 2.00100 29.13
23 ∞ 0.0000
[表22]
实施例8
f 1.00
Bf 1.15
FNo. 5.52
2ω(°) 79.2
在表23中示出实施例1～8的内窥镜用物镜光学系统的条件式(1)～(6)的对应值。实施例1～8将d线设为基准波长。在表23中示出d线基准时的值。
[表23]
Figure BDA0003759384580000381
Figure BDA0003759384580000382
由以上数据可知，实施例1～8的内窥镜用物镜光学系统分别满足条件式(1)～(6)，且构成为全视角是75度以上的广角并且小型且具有各像差得到良好地校正的良好的光学性能。
在表24中示出实施例1、2A、3A、5A、6及7的内窥镜用物镜光学系统的条件式(7)～(11)的对应值。实施例1、2A、3A、5A、6及7以d线为基准波长。在表24中示出d线基准时的值。
[表24]
式编号 条件式 实施例1 实施例2A 实施例3A 实施例5A 实施例6 实施例7
(7) f/Dp 73.53 70.42 74.63 70.42 66.67 227.27
(8) |θ1-θ2| 15.0 15.0 15.0 7.5 17.0 13.5
(9) (GLf+GLs)/Dp 150.53 151.13 150.54 150.37 153.91 486.61
(10) (GLs/GLf)/Ndp 2.12 2.12 2.07 2.12 2.08 2.06
(11) (2ω×Ndp)/|θ1-θ2| 10.59 10.59 10.75 21.13 9.13 11.94
由以上数据可知，实施例1、2A、3A、5A、6及7的内窥镜用物镜光学系统分别满足条件式(7)～(11)，且构成为全视角是75度以上的广角并且小型且具有非对称的像面崩溃得到抑制的良好的光学性能。
另外，本发明的内窥镜用物镜光学系统1中所使用的光路偏转棱镜并不限定于上述光路偏转棱镜P1～P6。例如，在实施例1的内窥镜用物镜光学系统1中，将表示将光路偏转棱镜P1替换为图29所示的光路偏转棱镜P7时的结构及光束的剖视图示于图28中。并且，在实施例1的内窥镜用物镜光学系统1中，将表示将光路偏转棱镜P1替换为图31所示的光路偏转棱镜P8时的结构及光束的剖视图示于图30中。图30所示的内窥镜用物镜光学系统1用于侧视。如图28～图31所示，在本发明的内窥镜用物镜光学系统1中，能够适用任意的光路偏转棱镜。
接着，对本发明的例示性实施方式所涉及的内窥镜的一例进行说明。在图32中示出使用了本发明的一例示性实施方式所涉及的内窥镜的内窥镜系统的概略结构图。图32所示的内窥镜系统11包含内窥镜10、光源装置12、图像处理装置13及显示器14。在内窥镜系统11中，将光源装置12射出的光经由光纤电缆16引导至内窥镜10，内窥镜10一边照射光一边拍摄被观察部。并且，图像处理装置13经由电缆15获取通过内窥镜10拍摄的图像信号，对所获取的图像信号实施规定的处理，根据实施了规定的处理的图像信号生成图像，并将所生成的图像显示于显示器14。
内窥镜10为包含摄像单元20及硬质插入部30的所谓的硬性内窥镜。硬质插入部30为在进行腹腔内的拍摄时插入于腹腔内的部位，且由硬质材料形成，例如具有直径大致为5mm(毫米)的圆柱形状。在硬质插入部30的内部前端配设有本发明的例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1。在图32中概略地图示了内窥镜用物镜光学系统1。在硬质插入部30的另一端侧可拆卸地连接有摄像单元20，通过内窥镜用物镜光学系统1成像的像发送至摄像单元20。摄像单元20拍摄通过内窥镜用物镜光学系统1成像的像而生成被观察部的图像信号。
如此，本发明的内窥镜具备本发明的例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1，因此能够以广视野来进行观察，并且能够获取良好的图像。另外，可以在内窥镜10中设置用于将内窥镜用物镜光学系统1以其光轴为轴而可转动地操作的操作部，并且能够轻松地变更所拍摄的视野。
并且，本发明的内窥镜并不限于如上述那样的硬性内窥镜，也可以是插入部由软质材料形成的所谓的软性内窥镜。例如，在图33中示出本发明的一例示性实施方式所涉及的软性内窥镜的概略整体结构图的一例。图33所示的内窥镜100主要具备操作部102、插入部104及与连接器部(未图示)连接的通用塞绳106。插入部104的大部分为沿插入路径向任意的方向弯曲的软性部107，在软性部107的前端连结有弯曲部108，在弯曲部108的前端连结有前端部110。弯曲部108为了将前端部110朝向所期望的方向而设置，并且通过转动设置于操作部102的弯曲操作旋钮109而能够进行弯曲操作。在前端部110的内部前端配设有本发明的例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1。在图33中概略地图示了内窥镜用物镜光学系统1。如此，本发明的内窥镜具备本发明的例示性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1，因此能够以广视野来进行观察，并且能够获取良好的图像。
另外，如图34中的一例所示，本发明的内窥镜优选还具备配置于内窥镜用物镜光学系统1的像面Sim的成像元件S，内窥镜用物镜光学系统1的前组G1及后组G2构成为以后组G2的光轴Z为轴而能够相对转动，成像元件S与后组G2一体地构成。在图34的例子中，前组G1配置于前端部件2，后组G2及成像元件S配置于容纳部件3，前端部件2及容纳部件3中的至少一个构成为以光轴Z为轴而能够转动。即，可以通过仅前端部件2进行转动而仅前组G1进行转动，也可以通过仅容纳部件3进行转动而仅后组G2及成像元件S一体地转动。并且，也可以通过前端部件2及容纳部件3彼此转动而前组G1与后组G2及成像元件S相对转动。另外，这里所说的“一体地转动”表示同时、同方向、同量转动。
根据这种结构，即使在通过使前端部件2及容纳部件3中的至少一个转动来变更视野的情况下，也能够抑制倍率色差相对于光轴Z偏离的变化，并且抑制通过成像元件S获得的图像颜色的变动。另外，如图35所示，也可以是通过在后组G2与成像元件S之间配置包括棱镜的光学部件PP等来折弯光路的方式。在折弯光路时，有利于小型化。
以上，举出例示性实施方式及实施例对本发明的技术进行了说明，但本发明的技术并不限定于上述例示性实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率及阿贝数等并不限定于在上述各数值实施例中示出的值，可以采用其他值。
2020年1月29日申请的日本专利申请2020-012967号的公开及2021年1月13日申请的日本专利申请2021-003772号的公开其全部内容通过参考编入于本说明书中。本说明书中所记载的所有的文献、专利申请及技术标准，通过参考而援用于此的每个文献、专利申请及技术标准与具体且个别记载时相同程度地通过参考编入于本说明书中。

Claims (20)

1.一种内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及后组，
所述前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，
所述后组包含多个将正透镜与负透镜接合而成的接合透镜，
在将构成最靠物体侧的所述接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为νpa，
将构成最靠物体侧的所述接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为νna，
将构成最靠像侧的所述接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为νpb，
将构成最靠像侧的所述接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为νnb，
将从所述孔径光阑至最靠物体侧的所述接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lca，
将从所述孔径光阑至最靠像侧的所述接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lcb，
将最靠物体侧的所述接合透镜的接合面的曲率半径设为Rca，
将最靠像侧的所述接合透镜的接合面的曲率半径设为Rcb，
将整个系统的焦距设为f，
将所述后组的焦距设为fg时，
满足由
[数学式1]
Figure FDA0003759384570000011
表示的条件式(1)。
2.一种内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及后组，
所述前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，
所述后组包含多个将正透镜与负透镜接合而成的接合透镜，
在将所述接合透镜的总数设为k，
将1至k的自然数设为i，
将构成自物体侧起第i个所述接合透镜的正透镜的d线基准的阿贝数设为νpi，
将构成自物体侧起第i个所述接合透镜的负透镜的d线基准的阿贝数设为νni，
将从所述孔径光阑至自物体侧起第i个所述接合透镜的接合面的在光轴上的距离设为Lci，
将自物体侧起第i个所述接合透镜的接合面的曲率半径设为Rci，
将所述前组的焦距设为ff，
将所述后组的焦距设为fg时，
满足由
[数学式2]
Figure FDA0003759384570000021
表示的条件式(2)。
3.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
所述后组从最靠物体侧向像侧依次包括一组所述接合透镜、正透镜或一组所述接合透镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将以空气换算距离计的整个系统的后焦距设为Bf，
将整个系统的焦距设为f时，
满足由
0.95＜Bf/f＜2 (3)
表示的条件式(3)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将所述前组的所述负透镜的像侧的面的曲率半径设为Rr1，
将所述前组的所述负透镜的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，
将整个系统的焦距设为f，
将所述前组的所述负透镜的焦距设为f1时，
满足由
[数学式3]
Figure FDA0003759384570000031
表示的条件式(4)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将所述前组的所述负透镜的像侧的面的曲率半径设为Rr1，
将所述前组的所述负透镜的物体侧的面的曲率半径设为Rf1，
将所述前组的所述负透镜相对于d线的折射率设为Nd1时，
满足由
[数学式4]
Figure FDA0003759384570000032
表示的条件式(5)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将从所述孔径光阑至最靠物体侧的透镜面的在光轴上的距离设为Lf，
将所述光路偏转棱镜相对于d线的折射率设为Ndp，
将所述前组的所述负透镜的焦距设为f1时，
满足由
0.75＜|Lf/(Ndp×f1)|＜1 (6)
表示的条件式(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
所述光路偏转棱镜包含至少1面通过全反射来折弯光路的面。
9.根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
[数学式5]
Figure FDA0003759384570000033
表示的条件式(1-1)。
10.根据权利要求2所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
[数学式6]
Figure FDA0003759384570000041
表示的条件式(2-1)。
11.根据权利要求4所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
1＜Bf/f＜1.8 (3-1)
表示的条件式(3-1)。
12.根据权利要求5所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
[数学式7]
Figure FDA0003759384570000042
表示的条件式(4-1)。
13.根据权利要求6所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
[数学式8]
Figure FDA0003759384570000043
表示的条件式(5-1)。
14.根据权利要求7所述的内窥镜用物镜光学系统，其满足由
0.8＜|Lf/(Ndp×f1)|＜0.95 (6-1)
表示的条件式(6-1)。
15.一种内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括前组及具有正屈光力的后组，
所述前组从物体侧向像侧依次包括一片负透镜、光路偏转棱镜、孔径光阑及一片正透镜，
所述光路偏转棱镜从物体侧向像侧依次包括第1棱镜及与所述第1棱镜隔着空气间隔分开配置的第2棱镜，
入射于所述光路偏转棱镜的光线通过所述空气间隔之后，在所述光路偏转棱镜与所述空气间隔的界面上，光路通过全反射而折弯，
在将整个系统的焦距设为f，
将所述第1棱镜与所述第2棱镜之间的所述空气间隔设为Dp，
将所述第1棱镜的入射面与所述后组的光轴所成的角度的绝对值设为θ1，
将所述第2棱镜的入射面与所述后组的光轴所成的角度的绝对值设为θ2，
将θ1及θ2的单位设为度时，
满足由
30＜f/Dp＜500 (7)
5＜|θ1-θ2|＜45 (8)
表示的条件式(7)及(8)。
16.根据权利要求15所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将所述第1棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLf，
将所述第2棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLs时，
满足由
60＜(GLf+GLs)/Dp＜600 (9)
表示的条件式(9)。
17.根据权利要求15或16所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将所述第1棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLf，
将所述第2棱镜中的轴上主光线的光路的几何长度设为GLs，
将所述第1棱镜及所述第2棱镜相对于d线的折射率的平均值设为Ndp时，
满足由
1＜(GLs/GLf)/Ndp＜2.5 (10)
表示的条件式(10)。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统，其中，
在将所述内窥镜用物镜光学系统的最大全视角设为2ω，
将所述第1棱镜及所述第2棱镜相对于d线的折射率的平均值设为Ndp，
将2ω的单位设为度时，
满足由
8.8＜(2ω×Ndp)/|θ1-θ2|＜25 (11)
表示的条件式(11)。
19.一种内窥镜，其具备权利要求1至18中任一项所述的内窥镜用物镜光学系统。
20.根据权利要求19所述的内窥镜，其还具备：
成像元件，配置于所述内窥镜用物镜光学系统的像面，
所述前组及所述后组构成为以所述后组的光轴为轴能够相对转动，
所述成像元件与所述后组一体地构成。
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